一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，包括光纤数据采集仪、桩无损检测智能终端、液压泵、液压管、加热装置、测温和测位移光纤、光纤预留孔和荷载箱；在压力调整期间，测温和测位移光纤实时采集不同等级荷载作用下的桩位移数据；加热装置将液压泵内的液体加热后输送到桩身；桩无损检测智能终端对输送到桩身的热量进行计算，同时获得桩身不同深度的升温数据，再根据灌注桩所耗用的混凝土体积，计算得到桩身不同深度的截面信息，绘制得到桩身三维图像。本发明专利技术能够同时对灌注桩进行三维成相分析和承载力分析，该测试方法不受时间限制，可多次对被测桩进行测量，以减小误差。小误差。小误差。

【技术实现步骤摘要】
一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统


[0001]本专利技术属于桩基检测
，具体涉及一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统。

技术介绍

[0002]桩基础由于具有承载力高和沉降小等优点，已经成功应于软土地区大量建筑、铁路和桥梁等实际工程。桩基检测对保证桩基础安全性至关重要，桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。对于灌注桩，其灌注成桩过程中，易出现桩身缺陷，所以要对灌注桩进行承载力和桩身完整性检测。
[0003]传统静载试验法包括堆载法和锚桩法，前者是通过在桩顶进行堆载以测得桩的竖向抗压承载力，需要运输大量的堆载重物、配置吊车，试验成本较高，不适用于承载力大、斜坡等环境下的桩的承载力测试；后者测试构件安装时荷载对中不易控制，如果采用工程桩做锚桩会对工程桩承载力产生影响，如果设置锚桩则会增加成本。高应变法即可以检测单桩竖向承载力，也可以检测桩身完整性，但是由于其受诸多因素影响，检测误差较大。其他测试方法，包括钻芯法、低应变法和声波透射法均为桩身完整性检测，只能定性分析桩的完整性，由于桩埋置于土层中，无法获得桩实际三维成相结果，故无法对桩的完整性进行定量分析。新兴的热法桩身完整性测试是利用水泥凝固过程中水化放热的原理，测量并记录桩身沿深度方向的温度，根据温度的变化情况，来对桩身的完整性及桩身轮廓尺寸进行评价分析，该方法测试必须在灌注混凝土后24至48小时快速开始检测，但是受水泥水化热发挥效果的影响，有可能测得沿桩身深度方向的温度差异性不明显，则不能很好的根据水化热产生的温度差对桩身完整性进行测试。
[0004]自平衡法与传统的静载试验法不同，不受场地限制，装置简单，且不会破坏被测试桩，故可以继续作为工程桩继续使用。其工作原理是在桩间预埋荷载箱，通过油泵对荷载箱加压，荷载箱上部桩向上运动，下部桩向下运动，测试获得桩的荷载位移曲线、桩侧摩阻力曲线，将桩侧土摩阻力和桩底端阻力迭加得到单桩的抗压承载力。但是自平衡法，只能测试桩的承载力，无法获得桩的完整性结果。
[0005]公开号为CN105926683A的专利技术中公开了一种应用分布式光纤测温技术检测桩基后压浆质量的新方法，通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩侧土体中的分布状态。公开号为CN105908789A的专利技术中公开了一种应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩侧土体中的分布状态。但是这两个专利技术只能对灌注桩压浆时的压浆质量进行检测，并不能实现凝固后的桩身的三维成像。

技术实现思路

[0006]解决的技术问题：本专利技术提出一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，能够同时对灌注桩进行三维成相分析和承载力分析，该测试方法不受时间限制，可多次对
被测桩进行测量，以减小误差。
[0007]技术方案：
[0008]一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，所述测试系统用于测试灌注桩的承载力和绘制桩身三维图像；
[0009]所述测试系统包括光纤数据采集仪、桩无损检测智能终端、液压泵、液压管、加热装置、测温和测位移光纤、光纤预留孔和荷载箱；
[0010]所述荷载箱预埋在灌注桩内，通过液压管与液压泵连接，液压泵根据桩无损检测智能终端发送的压力控制信号，以调整施加在荷载箱上的压力，使荷载箱上部桩向上运动，荷载箱下部桩向下运动；所述测温和测位移光纤穿过灌注桩的光纤预留孔，其一端通过光纤数据采集仪与桩无损检测智能终端连接，并且其延伸方向与沿灌注桩的延伸方向一致；在压力调整期间，测温和测位移光纤实时采集不同等级荷载作用下的桩位移数据，将采集到的桩位移数据经由光纤数据采集仪发送至桩无损检测智能终端；
[0011]所述加热装置用于根据桩无损检测智能终端的加热控制指令，将液压泵内的液体加热后输送到桩身；桩无损检测智能终端对输送到桩身的热量进行计算，同时通过测温和测位移光纤采集得到加热前后桩身的温度分布信息，获得桩身不同深度的升温数据，再根据灌注桩所耗用的混凝土体积，计算得到桩身不同深度的截面信息，绘制得到桩身三维图像。
[0012]进一步地，所述桩无损检测智能终端为手持式。
[0013]进一步地，所述测温和测位移光纤的长度大于等于灌注桩长度和载荷箱最大伸张量之和。
[0014]进一步地，所述加热装置包括液体加热器，用于对液压泵内的液体进行加热；加热后的液体经液压泵输送至液压管内；对桩身加热时，液压管内的液体通过隔离组件以隔离在载荷箱之外。
[0015]进一步地，所述隔离组件采用橡木塞。
[0016]进一步地，所述加热装置包括液体加热器和加热管；加热管预埋在灌注桩内，其延伸方向与灌注桩延伸方向一致，并且其一端与液压泵的液体出口端连接；
[0017]所述液体加热器用于对液压泵内的液体加热，加热后的液体经液压泵输送至加热管内。
[0018]进一步地，所述桩无损检测智能终端根据加热管允许容纳的液体体积、液体温度加热前后温差、液体密度和液体比热容信息，计算得到加热管输送到桩身的热量。
[0019]进一步地，所述加热管的长度大于等于灌注桩长度和载荷箱最大伸张量之和。
[0020]进一步地，本专利技术还提及一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试方法，所述测试方法包括以下步骤：
[0021]根据桩无损检测智能终端发送的压力控制信号，通过液压管输送未加热的液体至载荷箱，以调整施加在荷载箱上的压力，使荷载箱上部桩向上运动，荷载箱下部桩向下运动；
[0022]实时采集加热前的桩身温度分布数据和不同等级荷载作用下的桩位移数据；
[0023]根据接收到的桩位移数据，绘制桩的荷载位移曲线和桩侧摩阻力曲线，将桩侧土摩阻力和桩底端阻力迭加得到单桩的抗压承载力；
[0024]继续通过液压管输送未加热的液体至载荷箱，直至载荷箱内充满未加热的液体；
[0025]向液压管内投入橡木塞，隔离载荷箱和液压管；
[0026]对液压泵内的液体进行加热，将加热后的液体输送至液压管，对桩身进行加热；
[0027]采集加热后的桩身温度分布数据，计算桩身不同深度的升温数据；
[0028]根据液压管允许容纳的液体体积、液体温度加热前后温差、液体密度和液体比热容信息，计算得到液压管输送到桩身的热量；
[0029]结合灌注桩所耗用的混凝土体积、桩身不同深度的升温数据和液压管输送到桩身的热量，根据能量守恒定律，计算得到桩身不同深度的截面信息，绘制得到桩身三维图像。
[0030]进一步地，本专利技术还提及另一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试方法，所述测试方法包括以下步骤：
[0031]根据桩无损检测智能终端发送的压力控制信号，通过液压管输送未加热的液体至载荷箱，以调整施加在荷载箱上的压力，使荷载箱上部桩向上运动，荷载箱下部桩向下运动；
[0032]实时采集加热前的桩身温度分布数据和不同等级荷载作用下的桩位移数据；
[0033]根据接收到的桩位移数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述测试系统用于测试灌注桩的承载力和绘制桩身三维图像；所述测试系统包括光纤数据采集仪、桩无损检测智能终端、液压泵、液压管、加热装置、测温和测位移光纤、光纤预留孔和荷载箱；所述荷载箱预埋在灌注桩内，通过液压管与液压泵连接，液压泵根据桩无损检测智能终端发送的压力控制信号，以调整施加在荷载箱上的压力，使荷载箱上部桩向上运动，荷载箱下部桩向下运动；所述测温和测位移光纤穿过灌注桩的光纤预留孔，其一端通过光纤数据采集仪与桩无损检测智能终端连接，并且其延伸方向与沿灌注桩的延伸方向一致；在压力调整期间，测温和测位移光纤实时采集不同等级荷载作用下的桩位移数据，将采集到的桩位移数据经由光纤数据采集仪发送至桩无损检测智能终端；所述加热装置用于根据桩无损检测智能终端的加热控制指令，将液压泵内的液体加热后输送到桩身；桩无损检测智能终端对输送到桩身的热量进行计算，同时通过测温和测位移光纤采集得到加热前后桩身的温度分布信息，获得桩身不同深度的升温数据，再根据灌注桩所耗用的混凝土体积，计算得到桩身不同深度的截面信息，绘制得到桩身三维图像。2.根据权利要求1所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述桩无损检测智能终端为手持式。3.根据权利要求1所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述测温和测位移光纤的长度大于等于灌注桩长度和载荷箱最大伸张量之和。4.根据权利要求1所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述加热装置包括液体加热器，用于对液压泵内的液体进行加热；加热后的液体经液压泵输送至液压管内；对桩身加热时，液压管内的液体通过隔离组件以隔离在载荷箱之外。5.根据权利要求4所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述隔离组件采用橡木塞。6.根据权利要求1所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述加热装置包括液体加热器和加热管；加热管预埋在灌注桩内，其延伸方向与灌注桩延伸方向一致，并且其一端与液压泵的液体出口端连接；所述液体加热器用于对液压泵内的液体加热，加热后的液体经液压泵输送至加热管内。7.根据权利要求6所述的无损灌注桩承载力和三维成像集成测试系统，其特征在于，所述桩无损检测智能终端根据加热管允许容纳的液体体积、液体温度加热前后温差、液体密...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，龚维明，戴国亮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：